(57)【要約】【課題】セラミックス板の反りの発生を防ぐパワーモジュール用基板の製造方法を提供する。【解決手段】パワーモジュール用基板の製造方法であって、セラミックス基板１０と金属板１１，１２とを接合する接合工程と、前記接合工程の後に、前記金属板１１，１２をエッチングして回路パターン１１Ａを形成する回路形成工程と、前記回路形成工程の後に、前記セラミックス基板１０の前記回路パターン１１Ａ間にレーザー加工で溝１０ａを形成する溝入れ工程と、を有する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックス基板と金属板とを接合する接合工程と、
前記接合工程の後に、前記金属板をエッチングして回路パターンを形成する回路形成工程と、
前記回路形成工程の後に、前記セラミックス基板の前記回路パターン間に溝を形成する溝入れ工程と、
前記溝に沿って前記セラミックス基板を分割する分割工程と、
を有することを特徴とするパワーモジュール用基板の製造方法。
【請求項２】
前記溝入れ工程の後に、前記セラミックス基板を洗浄する湿式処理を行うことを特徴とする請求項１に記載のパワーモジュール用基板の製造方法。
【請求項３】
前記溝入れ工程の前に、前記回路パターンをマスクで覆うマスキング工程を有することを特徴とする請求項１または２に記載のパワーモジュール用基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大電流、高電圧を制御する半導体装置に用いられるパワーモジュール用基板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体素子の中でも電力供給のためのパワーモジュールは発熱量が比較的高いため、このパワーモジュール用基板としては、例えば特許文献１に示されるように、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｓｉ３Ｎ４、ＳｉＣ等からなるセラミックス板上にアルミニウム板等の金属板をＡｌ−Ｓｉ系等のろう材料を介して接合させたものが用いられている。この金属板は、後工程のエッチング処理によって所望パターンの回路が形成されて回路層となる。そして、エッチング後は、この回路層の表面にはんだ材を介して電子部品（半導体チップ等のパワー素子）が搭載され、パワーモジュールとなるのである。
また、例えば特許文献２に示されるように、セラミックス板の表面にレーザー光を照射して溝状のスクライブラインを形成し、セラミックス板を曲げて曲げ応力を生じさせ、スクライブラインに沿ってセラミックス板を分割することにより、１枚のセラミックス母材から多数のパワーモジュール用基板を製造することができる。
【０００３】
上述のようにパワーモジュール用基板を製造する場合、従来、レーザー加工や砥石による研削加工（スクライビング）によりセラミックス板にスクライブラインを形成した後、セラミックス板に対する金属板のろう付け、エッチング処理による回路パターン形成、セラミックス板のスクライブラインに沿った分割が順次行われる。この場合、スクライビングによって生じるセラミックス板の加工部分のバリや飛散物をホーニングや洗浄によって除去した後にろう付けやエッチング処理を行うことにより、回路パターンにバリ等が付着するのを防ぐことができる。
【特許文献１】特開２００４−３５６５０２号公報
【特許文献２】特開２００８−４１９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、溝入れ工程ではセラミックス板の加工部分が高温となることや、溝が形成されたことによる表裏の応力差等により、セラミックス板に反りが生じるおそれがある。この問題は、溝入れ工程において研削砥石を用いた場合にも生じるが、レーザーを用いた場合には特に顕著となる。セラミックス板が反ってしまうと、例えば、エッチング処理時のレジスト印刷工程におけるレジスト膜厚のムラ、レジストパターン形状の不良や、基板の吸着固定不具合による作業性の低下・パターン位置ずれ、検査工程における検査精度の低下といった問題が生じる。このような問題を防止するために、反ったセラミックス板を押さえつけて処理を行うと、セラミックス板に割れが生じやすくなる。また、溝が形成されたセラミックス板に金属板をろう付けすると、ろう材が溝の中に入り込んでしまうので、ろう材除去の手間が増すだけでなく、この分のろう材が余分に消費されるという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、セラミックス板の反りの発生を防いでパワーモジュール用基板を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のパワーモジュール用基板の製造方法は、セラミックス基板と金属板とを接合する接合工程と、前記接合工程の後に前記金属板をエッチングして回路パターンを形成する回路形成工程と、前記回路形成工程の後に前記セラミックス基板の前記回路パターン間にレーザー加工で溝を形成する溝入れ工程と、を有する。
このパワーモジュール用基板の製造方法によれば、セラミックス基板に反りが生じやすい溝入れ工程を、反りのないセラミックス基板に回路を形成した後に行うことができる。また、セラミックス基板と金属板とを接合した後に溝を形成するので、溝内にろう材が入り込むのを防止できる。
【０００７】
このパワーモジュール用基板の製造方法において、前記溝入れ工程の後に、前記セラミックス基板を洗浄する湿式処理を行うことが好ましい。
この場合、溝入れ工程によって生じたバリや飛散物を取り除くことができる。
【０００８】
また、このパワーモジュール用基板の製造方法において、前記溝入れ工程の前に、前記回路パターンをマスクで覆うマスキング工程を行ってもよい。
この場合、バリや飛散物が生じる溝入れ工程の間、回路パターンをマスクによって保護することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、セラミックス基板に回路パターンを形成した後に、熱変形が生じやすいスクライビングを行ってセラミックス基板に溝を形成するので、平面度が良好な状態で精密な回路パターンを形成することができ、良好な精度での検査が可能となる。また、回路パターンを形成する際にセラミックス基板に変形を生じさせないので、セラミックス基板の破損を防止できる。さらに、金属板と接合した後にセラミックス基板に溝を形成するので、ろう材の無駄およびろう材除去の手間を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、回路パターンを形成したセラミックス母板を個片に分割して複数のパワーモジュール用基板を得る、パワーモジュール用基板の製造方法である。以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
〈接合工程〉
まず、図１に示すように、セラミックス基板（セラミックス母板）１０と、回路形成用の金属板１１および放熱層形成用の金属板１２とを接合する。
セラミックス母板１０は、例えばＡｌＮ（窒化アルミニウム）、Ｓｉ３Ｎ４（窒化珪素）等の窒化物系セラミックス、若しくはＡｌ２Ｏ３（アルミナ）等の酸化物系セラミックスを母材として形成されている。回路形成用の金属板１１は、純アルミニウム若しくはアルミニウム合金により形成されている。放熱層用の金属板１２は、純度９９．０ｗｔ％以上の純アルミニウムにより形成されている。
これらセラミックス母板１０と金属板１１，１２との接合は、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｇｅ系、Ａｌ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｍｇ系またはＡｌ−Ｍｎ系等のろう材を用いたろう付けにより行われる。具体的には、セラミックス母板１０の両面にろう材箔（図示せず）を介在させた状態で金属板１１，１２を積み重ね、熱処理炉の中に入れて不活性ガス雰囲気、還元ガス雰囲気又は真空雰囲気において、積層方向に加圧した状態で加熱し、ろう材箔を溶融させる。
【００１２】
〈回路形成工程〉
次に、図２に示すように、回路形成用の金属板１１をエッチングして回路パターン１１Ａを形成する。このとき、放熱層用の金属板１２についても所定の形状にエッチングし、放熱層用金属部１２Ａを形成する。
具体的には、各金属板１１，１２上に感光性樹脂からなるフォトレジストを塗布し、これを露光・現像して、形成する回路パターン１１Ａおよび放熱層用金属部１２Ａと同じ形状のレジストを金属板１１，１２上に形成する。レジストが形成された金属板１１，１２をエッチングすることにより、レジストにマスクされていない金属部分が除去される。さらにレジストを除去することにより、回路パターン１１Ａおよび放熱層用金属部１２Ａがセラミックス母版１０上に形成される。
ここで、形成した回路パターン１１Ａの表面にニッケルめっき等のめっき被膜（図示せず）を形成することができる。
【００１３】
〈溝入れ工程〉
次に、図３に示すように、セラミックス母板１０の裏面の回路パターン１１Ａ間に相当する部分に、レーザー加工によって溝（スクライブライン）１０ａを形成する（レーザースクライビング）。この加工の影響により、溝１０ａを中心としてセラミックス母板１０に反りが生じる場合があるが、すでに回路パターン１１Ａ等が形成されているので、この反りによって回路パターン１１Ａの形成が阻害されることはない。
〈湿式工程〉
セラミックス母板１０に溝１０ａを形成する際に、レーザー加工により除去されたセラミックス母板１０が飛散して回路パターン１１Ａや放熱層用金属部１２Ａを汚染する場合があるので、ここで、洗浄液を用いてセラミックス母板１０、回路パターン１１Ａおよび放熱層用金属部１２Ａを洗浄する。
【００１４】
〈分割工程〉
そして、図４に示すように、溝１０ａに沿ってセラミックス母板１０を割ってセラミックス基板片１０Ａに分割し、複数のパワーモジュール用基板１３を形成する。
【００１５】
以上のように形成されたパワーモジュール用基板１３においては、回路パターン１１Ａ上にＳｎ−Ａｇ−Ｃｕ系、Ｚｎ−Ａｌ系若しくはＰｂ−Ｓｎ系等のはんだ材によって半導体チップ等の電子部品が搭載されるとともに、この電子部品と回路パターン１１Ａの端子部とがアルミニウムからなるボンディングワイヤにより接続され、さらに放熱層用金属部１２Ａ上にろう付け、はんだ付け、ボルト等によって冷却器が取り付けられる等の加工が行われる。これにより、パワーモジュール用基板１３に電子部品および冷却器が取り付けられたパワーモジュールが形成される。
【００１６】
以上説明したように、本発明のパワーモジュール用基板の製造方法によれば、回路パターン形成時にセラミックス母板が反っていないので、精密な回路パターンを形成することができる。また、回路パターン形成時にセラミックス母板を平坦にするために曲げる必要がないので、セラミックス母板の破損を抑えることができる。また、ろう付け時にセラミックス母板に溝が形成されていないので、ろう材の無駄を抑えることができる。
さらに、溝入れ工程の後に基板を洗浄するので、回路パターンおよび放熱層用金属部の汚染を防止することができる。
また、従来の方法であると、溝を有するセラミックス母板に金属板を接合するので、溝の形状に応じて回路パターンの形状が制限される。一方、本発明の製造方法によれば、回路パターンに応じて適宜形状の溝を形成できるので、製造するパワーモジュール用基板の回路パターンが決定する前であっても図１に示すものをあらかじめ複数用意しておくことができ、汎用性も高い。
【００１７】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
たとえば、上記溝入れ工程の前にマスキング工程を行い、回路形成工程において形成された回路パターン１１Ａおよび放熱層用金属部１２Ａ上に保護用のマスク層を形成してもよい。この場合、スクライビングによる回路パターン１１Ａおよび放熱層用金属部１２Ａの汚染や損傷を防ぐことができる。なお、このマスキング工程を行った場合には、溝入れ工程後、電子部品搭載および冷却器取り付けの前に、回路パターン１２Ａおよび放熱層用金属部１２Ａ上から、洗浄液でマスクを除去しておくこと（湿式工程）が必要となる。
また、上記実施形態では溝入れ工程でレーザーを用いたが、研削砥石を用いたダイシングによって溝を形成してもよい。この場合、レーザー加工による溝入れに比較すると、セラミックス基板に生じる反りが小さいことが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るパワーモジュール用基板の製造方法における接合工程を示す側面図である。
【図２】本発明に係るパワーモジュール用基板の製造方法における回路形成工程を示す側面図である。
【図３】本発明に係るパワーモジュール用基板の製造方法における溝入れ工程を示す側面図である。
【図４】本発明に係るパワーモジュール用基板の製造方法における分割工程を示す側面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０  セラミックス基板（セラミックス母板）
１０ａ  溝
１０Ａ  セラミックス基板片
１１  回路層用金属板
１１Ａ  回路パターン
１２  放熱層用金属板
１２Ａ  放熱層用金属部
１３  パワーモジュール用基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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